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JP2008031901A - Catalyst deterioration detection device for internal combustion engine - Google Patents

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JP2008031901A
JP2008031901A JP2006204908A JP2006204908A JP2008031901A JP 2008031901 A JP2008031901 A JP 2008031901A JP 2006204908 A JP2006204908 A JP 2006204908A JP 2006204908 A JP2006204908 A JP 2006204908A JP 2008031901 A JP2008031901 A JP 2008031901A
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JP
Japan
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catalyst
fuel ratio
air
post
deterioration
Prior art date
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Pending
Application number
JP2006204908A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichi Kimura
光壱 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Abstract

【課題】触媒後センサが劣化した場合にあっても真の触媒劣化度を正確に検出する。
【解決手段】内燃機関の排気通路に配置された触媒の劣化を検出する装置であって、触媒下流側の排気空燃比を検出するための触媒後センサと、触媒後センサの出力値が反転して所定の判定値VRに達したと同時に目標空燃比を切り替える手段と、触媒後センサの劣化度に相関するパラメータを検出する手段と、検出されたパラメータの値に応じて判定値をVRからVRxへと補正する手段とを備える。触媒後センサの劣化度に応じた適切な判定値を得ることが可能となり、触媒後センサが劣化した場合であってもその劣化の影響を排除し、真の触媒劣化度を正確に検出することが可能となる。
【選択図】図7
Even if a post-catalyst sensor is deteriorated, a true degree of catalyst deterioration is accurately detected.
An apparatus for detecting deterioration of a catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, wherein a post-catalyst sensor for detecting an exhaust air-fuel ratio downstream of the catalyst and an output value of the post-catalyst sensor are inverted. Means for switching the target air-fuel ratio at the same time as reaching a predetermined judgment value VR, means for detecting a parameter correlated with the degree of deterioration of the post-catalyst sensor, and determining the judgment value from VR to VRx according to the detected parameter value And a means for correcting. It is possible to obtain an appropriate judgment value according to the degree of deterioration of the post-catalyst sensor, and even if the post-catalyst sensor is deteriorated, the influence of the deterioration is eliminated and the true degree of catalyst deterioration is accurately detected. Is possible.
[Selection] Figure 7

Description

本発明は、内燃機関の排気通路に配置された触媒の劣化を検出する触媒劣化検出装置に関する。   The present invention relates to a catalyst deterioration detection device that detects deterioration of a catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine.

一般に、内燃機関では排気ガスを浄化するために排気通路に触媒が配置されている。このような触媒、例えば三元触媒は、触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きくなると、即ちリーンになると排気ガス中に存在する過剰酸素を吸着保持し、触媒流入排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも小さくなると、即ちリッチになると吸着保持された酸素を放出するOストレージ機能を有する。従って、内燃機関の通常運転時、理論空燃比を中心として混合気をリッチ側又はリーン側に交互に振らせると、三元触媒のもつOストレージ機能により、混合気がリーンになったときには過剰な酸素が触媒に吸着保持されるためにNOxが還元され、混合気がリッチになったときには触媒に吸着保持された酸素が放出されるためにHCおよびCOが酸化され、これによりNOx,HCおよびCOを同時に浄化できることになる。 Generally, in an internal combustion engine, a catalyst is disposed in an exhaust passage in order to purify exhaust gas. Such a catalyst, for example, a three-way catalyst, adsorbs and holds excess oxygen present in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst becomes larger than the stoichiometric air-fuel ratio, that is, when the air-fuel ratio becomes lean. When the air-fuel ratio of the gas becomes smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, that is, when the air-fuel ratio becomes rich, it has an O 2 storage function for releasing the adsorbed oxygen. Therefore, during normal operation of the internal combustion engine, if the air-fuel mixture is alternately swung to the rich side or the lean side centering on the stoichiometric air-fuel ratio, when the air-fuel mixture becomes lean due to the O 2 storage function of the three-way catalyst, excess NOx is reduced because oxygen is adsorbed and held by the catalyst, and when the air-fuel mixture becomes rich, oxygen adsorbed and held by the catalyst is released, so that HC and CO are oxidized, whereby NOx, HC and CO can be purified at the same time.

そこで従来より触媒上流側の排気通路に排気空燃比を検出するための空燃比センサを配置し、排気空燃比がリーンになったときには燃料供給量を増量し、排気空燃比がリッチになったときには燃料供給量を減量させることにより、空燃比を理論空燃比を中心としてリッチ側又はリーン側に交互に振らせ、それによってNOx,HCおよびCOを同時に低減するようにしている。   Therefore, an air-fuel ratio sensor for detecting the exhaust air-fuel ratio is disposed in the exhaust passage upstream of the catalyst, and when the exhaust air-fuel ratio becomes lean, the fuel supply amount is increased, and when the exhaust air-fuel ratio becomes rich By reducing the fuel supply amount, the air-fuel ratio is alternately shifted to the rich side or the lean side around the theoretical air-fuel ratio, thereby NOx, HC and CO are simultaneously reduced.

ところで、三元触媒が劣化すると排気ガス浄化率が低下する。三元触媒の劣化度とOストレージ機能の低下度との間には相関関係がある。よって、Oストレージ機能が低下したことを検出することで触媒が劣化したことを検出することができる。 By the way, when the three-way catalyst deteriorates, the exhaust gas purification rate decreases. There is a correlation between the degree of deterioration of the three-way catalyst and the degree of deterioration of the O 2 storage function. Therefore, it is possible to detect that the catalyst has deteriorated by detecting that the O 2 storage function has deteriorated.

かかる原理に基づいて触媒劣化検出を行う装置としては例えば特許文献1に開示されたものがある。この装置は、内燃機関の排気通路に直列に配置された上流触媒と下流触媒のうち下流触媒の異常を判定するものである。上流触媒と下流触媒との間の触媒間空燃比を検出する触媒間センサと、下流触媒の下流の触媒後空燃比を検出する触媒後センサとが設けられる。触媒間センサの出力のリッチからリーンへの又はその逆への切り替えに応じて上流触媒の上流の触媒前空燃比をリーンからリッチへ又はその逆へと切り替えるアクティブ空燃比制御が実行される。そしてこのアクティブ空燃比制御の実行中に触媒後センサから発せられるセンサ出力に基づいて下流触媒の異常が判定される。   As an apparatus for detecting catalyst deterioration based on such a principle, for example, there is one disclosed in Patent Document 1. This apparatus determines an abnormality of the downstream catalyst among the upstream catalyst and the downstream catalyst arranged in series in the exhaust passage of the internal combustion engine. An inter-catalyst sensor that detects an inter-catalyst air-fuel ratio between the upstream catalyst and the downstream catalyst, and a post-catalyst sensor that detects a post-catalyst air-fuel ratio downstream of the downstream catalyst are provided. Active air-fuel ratio control is performed in which the pre-catalyst air-fuel ratio upstream of the upstream catalyst is switched from lean to rich or vice versa in response to switching of the output of the inter-catalyst sensor from rich to lean or vice versa. An abnormality of the downstream catalyst is determined based on the sensor output emitted from the post-catalyst sensor during the execution of the active air-fuel ratio control.

なお、他の従来技術として、例えば特許文献2には、触媒上下流側の上流側O2センサ及び下流側O2 センサの出力及びその軌跡長に基づいて触媒劣化を判別する技術が開示されており、特許文献3には、空燃比リッチ条件時及び空燃比リーン条件時にそれぞれ出力されたガス濃度センサの各出力信号の差に基づいて触媒劣化判定しきい値を補正する技術が開示されており、特許文献4には、触媒上下流側の第一及び第二の空燃比センサの少なくとも一方の劣化が検出されたとき、その劣化度合いに応じて劣化判定値を補正する技術が開示されている。   As another conventional technique, for example, Patent Document 2 discloses a technique for determining catalyst deterioration based on the upstream O2 sensor on the upstream and downstream side of the catalyst and the output of the downstream O2 sensor and the trajectory length thereof. Patent Document 3 discloses a technique for correcting the catalyst deterioration determination threshold based on the difference between the output signals of the gas concentration sensor respectively output under the air-fuel ratio rich condition and the air-fuel ratio lean condition. Document 4 discloses a technique for correcting a deterioration determination value according to the degree of deterioration when at least one of the first and second air-fuel ratio sensors on the upstream and downstream sides of the catalyst is detected.

特開2004−176615号公報JP 2004-176615 A 特開平5−163989号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-163989 特許2745761号公報Japanese Patent No. 2745761 特開平8−100635号公報JP-A-8-100635

ところで、アクティブ空燃比制御の実行に際し、触媒下流側に設けられた触媒後センサの出力値が反転して所定のリッチ判定値又はリーン判定値に達したと同時に目標空燃比を強制的に切り替え、触媒に供給する排ガスの空燃比を目標空燃比と同様に切り替える場合がある。この場合、目標空燃比の切り替えは触媒後センサの出力値がリッチ判定値又はリーン判定値に達するタイミングで行われる訳だが、触媒後センサが劣化してくるとその出力特性が変化し、センサ新品時と同一のリッチ判定値又はリーン判定値を用いたままでは、触媒の劣化度を正確に検出できないことがある。つまり、真の触媒劣化度に、触媒後センサ劣化相当分の触媒劣化度が加わって検出されてしまい、真の触媒劣化度を正確に検出できないことがある。   By the way, when executing the active air-fuel ratio control, the output value of the post-catalyst sensor provided on the downstream side of the catalyst is reversed and reaches a predetermined rich judgment value or lean judgment value, and at the same time, the target air-fuel ratio is forcibly switched. The air-fuel ratio of exhaust gas supplied to the catalyst may be switched in the same manner as the target air-fuel ratio. In this case, the target air-fuel ratio is switched at the timing when the output value of the post-catalyst sensor reaches the rich judgment value or lean judgment value. However, when the post-catalyst sensor deteriorates, its output characteristics change, and the sensor new If the same rich judgment value or lean judgment value as that at the time is used, the deterioration degree of the catalyst may not be detected accurately. That is, the true catalyst deterioration degree is detected by adding the catalyst deterioration degree corresponding to the post-catalyst sensor deterioration, and the true catalyst deterioration degree may not be detected accurately.

そこで、本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、その目的は、触媒後センサが劣化した場合にあっても真の触媒劣化度を正確に検出することができる内燃機関の触媒劣化検出装置を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to catalyze deterioration of an internal combustion engine that can accurately detect the true degree of catalyst deterioration even when the post-catalyst sensor is deteriorated. It is to provide a detection device.

上記目的を達成するため、第1の発明は、
内燃機関の排気通路に配置された触媒の劣化を検出する装置であって、
触媒下流側の排気空燃比を検出するための触媒後センサと、
前記触媒後センサの出力値が反転して所定のリッチ判定値又はリーン判定値に達したと同時に目標空燃比を所定のリーン空燃比又はリッチ空燃比に強制的に切り替えるアクティブ空燃比制御手段と、
前記触媒後センサの劣化度に相関するパラメータを検出するパラメータ検出手段と、
前記パラメータ検出手段によって検出されたパラメータの値に応じて前記リッチ判定値及びリーン判定値の少なくとも一方を補正する判定値補正手段と
を備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the first invention provides:
An apparatus for detecting deterioration of a catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine,
A post-catalyst sensor for detecting the exhaust air-fuel ratio downstream of the catalyst;
Active air-fuel ratio control means for forcibly switching the target air-fuel ratio to a predetermined lean air-fuel ratio or rich air-fuel ratio at the same time that the output value of the post-catalyst sensor is inverted and reaches a predetermined rich determination value or lean determination value;
Parameter detecting means for detecting a parameter correlated with the degree of deterioration of the post-catalyst sensor;
And determination value correction means for correcting at least one of the rich determination value and the lean determination value in accordance with a parameter value detected by the parameter detection means.

この第1の発明によれば、触媒後センサの劣化度に相関するパラメータの値に応じてリッチ判定値及びリーン判定値の少なくとも一方が補正される。よって、触媒後センサの劣化度に応じた適切なリッチ判定値又はリーン判定値を得ることが可能となり、触媒後センサが劣化した場合であってもその劣化の影響を排除し、真の触媒劣化度を正確に検出することが可能となる。   According to the first aspect of the present invention, at least one of the rich determination value and the lean determination value is corrected according to the parameter value correlated with the deterioration degree of the post-catalyst sensor. Therefore, it is possible to obtain an appropriate rich judgment value or lean judgment value according to the degree of deterioration of the post-catalyst sensor, and even if the post-catalyst sensor deteriorates, the influence of the deterioration is eliminated, and true catalyst deterioration It is possible to accurately detect the degree.

また、第2の発明は、第1の発明において、
前記パラメータが、前記内燃機関が搭載される車両の走行距離であるか、又は前記内燃機関における累積通電時間であることを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The parameter is a travel distance of a vehicle on which the internal combustion engine is mounted, or a cumulative energization time in the internal combustion engine.

内燃機関が搭載される車両の走行距離が長くなるほど、また内燃機関における累積通電時間が長くなるほど、触媒後センサの劣化度が大きくなる。よってこれら走行距離及び累積通電時間の値は触媒後センサの劣化度に相関するパラメータとして好適であり、これらの値を用いることで触媒後センサの劣化度を適切に検出することができる。   The deterioration degree of the post-catalyst sensor increases as the travel distance of the vehicle on which the internal combustion engine is mounted increases and as the cumulative energization time in the internal combustion engine increases. Therefore, the values of the travel distance and the cumulative energization time are suitable as parameters that correlate with the deterioration degree of the post-catalyst sensor, and the deterioration degree of the post-catalyst sensor can be appropriately detected by using these values.

また、第3の発明は、第1又は第2の発明において、
前記判定値補正手段は、前記パラメータの値が所定のしきい値を超えたとき前記補正を実行することを特徴とする。
The third invention is the first or second invention, wherein
The determination value correction means performs the correction when the value of the parameter exceeds a predetermined threshold value.

触媒後センサは、走行距離等のパラメータの値が所定値以内のときはほぼ新品に近い劣化状態でしかないが、そのパラメータの値が所定値を超えると劣化度合いが大きくなってくる。よってパラメータの値が所定のしきい値を超えたとき補正を実行するようにすることで、触媒後センサの劣化特性に適応した好ましい補正が実行可能となる。   The post-catalyst sensor is almost in a deteriorated state when a parameter value such as a travel distance is within a predetermined value, but when the parameter value exceeds the predetermined value, the degree of deterioration increases. Therefore, by executing the correction when the parameter value exceeds the predetermined threshold value, it is possible to execute a preferable correction adapted to the deterioration characteristics of the post-catalyst sensor.

また、第4の発明は、第1乃至第3いずれかの発明において、
前記判定値補正手段は、前記パラメータの値が大きくなるほど補正の程度が大きくなるように前記補正を実行することを特徴とする。
Further, a fourth invention is any one of the first to third inventions,
The determination value correction unit performs the correction so that the degree of correction increases as the parameter value increases.

触媒後センサは、走行距離等のパラメータの値が大きくなるほど劣化度合いが大きくなる。よって、パラメータの値が大きくなるほど補正の程度を大きくすることによって、触媒後センサの劣化特性に適応した好ましい補正が実行可能となる。   The degree of deterioration of the post-catalyst sensor increases as the parameter value such as the travel distance increases. Therefore, by increasing the degree of correction as the parameter value increases, it is possible to execute preferable correction adapted to the deterioration characteristics of the post-catalyst sensor.

本発明によれば、触媒後センサが劣化した場合にあっても真の触媒劣化度を正確に検出することができるという、優れた効果が発揮される。   According to the present invention, even if the post-catalyst sensor is deteriorated, an excellent effect that the true degree of catalyst deterioration can be accurately detected is exhibited.

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づき説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図1は、本実施形態の構成を示す概略図である。図示されるように、内燃機関1は、シリンダブロック2に形成された燃焼室3の内部で燃料および空気の混合気を燃焼させ、燃焼室3内でピストン4を往復移動させることにより動力を発生する。内燃機関1は車両用多気筒エンジン(1気筒のみ図示)であり、火花点火式内燃機関、より具体的にはガソリンエンジンである。   FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the present embodiment. As shown in the figure, the internal combustion engine 1 generates power by burning a mixture of fuel and air inside a combustion chamber 3 formed in a cylinder block 2 and reciprocating a piston 4 in the combustion chamber 3. To do. The internal combustion engine 1 is a vehicular multi-cylinder engine (only one cylinder is shown), and is a spark ignition type internal combustion engine, more specifically, a gasoline engine.

内燃機関1のシリンダヘッドには、吸気ポートを開閉する吸気弁Viと、排気ポートを開閉する排気弁Veとが気筒ごとに配設されている。各吸気弁Viおよび各排気弁Veは図示しないカムシャフトによって開閉させられる。また、シリンダヘッドの頂部には、燃焼室3内の混合気に点火するための点火プラグ7が気筒ごとに取り付けられている。さらにシリンダヘッドにはインジェクタ(燃料噴射弁)12が気筒ごとに配設され、燃焼室3内に直接燃料噴射するようになっている。ピストン4はいわゆる深皿頂面型に構成されており、その上面には凹部4aが形成されている。そして内燃機関1では、燃焼室3内に空気を吸入させた状態で、インジェクタ12からピストン4の凹部4aに向けて燃料が直接噴射される。これにより点火プラグ7の近傍に、燃料と空気との混合気の層が周囲の空気層と分離された状態で形成(成層化)され、安定した成層燃焼が実行される。   In the cylinder head of the internal combustion engine 1, an intake valve Vi for opening and closing the intake port and an exhaust valve Ve for opening and closing the exhaust port are provided for each cylinder. Each intake valve Vi and each exhaust valve Ve are opened and closed by a camshaft (not shown). A spark plug 7 for igniting the air-fuel mixture in the combustion chamber 3 is attached to the top of the cylinder head for each cylinder. Further, an injector (fuel injection valve) 12 is disposed in the cylinder head for each cylinder so that fuel is directly injected into the combustion chamber 3. The piston 4 is configured as a so-called deep dish top surface type, and a concave portion 4a is formed on the upper surface thereof. In the internal combustion engine 1, fuel is directly injected from the injector 12 toward the concave portion 4 a of the piston 4 in a state where air is sucked into the combustion chamber 3. As a result, a layer of a mixture of fuel and air is formed (stratified) in the vicinity of the spark plug 7 and separated from the surrounding air layer, and stable stratified combustion is executed.

各気筒の吸気ポートは気筒毎の枝管を介して吸気集合室であるサージタンク8に接続されている。サージタンク8の上流側には吸気集合通路をなす吸気管13が接続されており、吸気管13の上流端にはエアクリーナ9が設けられている。そして吸気管13には、上流側から順に、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ5と、電子制御式スロットルバルブ10とが組み込まれている。なお吸気ポート、サージタンク8及び吸気管13により吸気通路が形成される。   The intake port of each cylinder is connected to a surge tank 8 serving as an intake air collecting chamber via a branch pipe for each cylinder. An intake pipe 13 that forms an intake manifold passage is connected to the upstream side of the surge tank 8, and an air cleaner 9 is provided at the upstream end of the intake pipe 13. An air flow meter 5 for detecting the intake air amount and an electronically controlled throttle valve 10 are incorporated in the intake pipe 13 in order from the upstream side. An intake passage is formed by the intake port, the surge tank 8 and the intake pipe 13.

一方、各気筒の排気ポートは気筒毎の枝管を介して排気集合通路をなす排気管6に接続されており、排気管6には、Oストレージ機能を有する三元触媒からなる触媒11が取り付けられている。なお排気ポート、枝管及び排気管6により排気通路が形成される。触媒11の上流側と下流側とにそれぞれ排気空燃比を検出するための触媒前センサ及び触媒後センサ17,18が設置されている。触媒前センサ17は所謂広域空燃比センサからなり、比較的広範囲に亘る空燃比を連続的に検出可能で、その空燃比に比例した電流信号を出力する。他方、触媒後センサ18は所謂Oセンサからなり、理論空燃比を境に出力電圧が急変する特性を持つ。 On the other hand, the exhaust port of each cylinder is connected to an exhaust pipe 6 forming an exhaust collecting passage through a branch pipe for each cylinder, and a catalyst 11 made of a three-way catalyst having an O 2 storage function is connected to the exhaust pipe 6. It is attached. An exhaust passage is formed by the exhaust port, the branch pipe, and the exhaust pipe 6. Pre-catalyst sensors and post-catalyst sensors 17 and 18 for detecting the exhaust air-fuel ratio are installed on the upstream side and the downstream side of the catalyst 11, respectively. The pre-catalyst sensor 17 is a so-called wide-area air-fuel ratio sensor, can continuously detect an air-fuel ratio over a relatively wide area, and outputs a current signal proportional to the air-fuel ratio. On the other hand, the post-catalyst sensor 18 is a so-called O 2 sensor, and has a characteristic that the output voltage changes suddenly at the theoretical air-fuel ratio.

上述の点火プラグ7、スロットルバルブ10及びインジェクタ12等は、制御手段としての電子制御ユニット(以下ECUと称す)20に電気的に接続されている。ECU20は、何れも図示されないCPU、ROM、RAM、入出力ポート、および記憶装置等を含むものである。またECU20には、図示されるように、前述のエアフローメータ5、触媒前センサ17、触媒後センサ18のほか、内燃機関1のクランク角を検出するクランク角センサ14、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ15、吸気圧を検出する吸気圧センサ16、スロットルバルブ10の開度を検出するスロットル開度センサ19、内燃機関1が搭載される車両の走行距離を検出する走行距離計21、その他の各種センサが図示されないA/D変換器等を介して電気的に接続されている。またECU20には、内燃機関1のシステム全体をオン・オフするためのイグニッションスイッチ22が電気的に接続されている。ECU20は、各種センサの検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、点火プラグ7、スロットルバルブ10、インジェクタ12等を制御し、点火時期、燃料噴射量、燃料噴射時期、スロットル開度等を制御する。なおスロットル開度は通常アクセル開度に応じた開度に制御される。   The spark plug 7, the throttle valve 10, the injector 12, and the like described above are electrically connected to an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 20 as control means. The ECU 20 includes a CPU, a ROM, a RAM, an input / output port, a storage device, and the like, all not shown. In addition to the air flow meter 5, the pre-catalyst sensor 17, and the post-catalyst sensor 18, the ECU 20 includes a crank angle sensor 14 that detects the crank angle of the internal combustion engine 1 and an accelerator that detects the accelerator opening, as shown in the figure. An opening sensor 15, an intake pressure sensor 16 that detects intake pressure, a throttle opening sensor 19 that detects the opening of the throttle valve 10, a odometer 21 that detects the travel distance of a vehicle on which the internal combustion engine 1 is mounted, and the like These various sensors are electrically connected via an A / D converter or the like (not shown). The ECU 20 is electrically connected to an ignition switch 22 for turning on and off the entire system of the internal combustion engine 1. The ECU 20 controls the ignition plug 7, the throttle valve 10, the injector 12, etc. so as to obtain a desired output based on the detection values of various sensors, etc., and the ignition timing, fuel injection amount, fuel injection timing, throttle opening. Control the degree etc. The throttle opening is normally controlled to an opening corresponding to the accelerator opening.

触媒11は、これに流入する排気ガスの空燃比A/Fが理論空燃比(ストイキ)A/Fs(例えば14.6)のときにNOx ,HCおよびCOを同時に浄化する。そしてこれに対応して、ECU20は、内燃機関の通常運転時、触媒上流側の排気空燃比即ち触媒前空燃比A/Ffrが理論空燃比A/Fsになるように空燃比を制御する。具体的にはECU20は、理論空燃比A/Fsに等しい目標空燃比A/Ftを設定すると共に、触媒前センサ17により検出された触媒前空燃比A/Ffrが目標空燃比A/Ftに一致するように、インジェクタ12から噴射される燃料噴射量を制御する。これにより触媒11に流入する排気ガスの空燃比は理論空燃比近傍に保たれ、触媒11において最大の浄化性能が発揮されるようになる。   The catalyst 11 simultaneously purifies NOx, HC and CO when the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas flowing into the catalyst 11 is a stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric) A / Fs (for example, 14.6). Correspondingly, during normal operation of the internal combustion engine, the ECU 20 controls the air / fuel ratio so that the exhaust air / fuel ratio upstream of the catalyst, that is, the pre-catalyst air / fuel ratio A / Ffr becomes the stoichiometric air / fuel ratio A / Fs. Specifically, the ECU 20 sets a target air-fuel ratio A / Ft equal to the theoretical air-fuel ratio A / Fs, and the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ffr detected by the pre-catalyst sensor 17 matches the target air-fuel ratio A / Ft. Thus, the fuel injection amount injected from the injector 12 is controlled. As a result, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 11 is kept in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio, and the maximum purification performance is exhibited in the catalyst 11.

ここで、触媒11についてより詳細に説明する。図2に示すように、触媒11においては、図示しない担体基材の表面上にコート材31が被覆され、このコート材31に微粒子状の触媒成分32が多数分散配置された状態で保持され、触媒11内部で露出されている。触媒成分32は主にPt,Pd等の貴金属からなり、NOx ,HCおよびCOといった排ガス成分を反応させる際の活性点となる。他方、コート材31は、排気ガスと触媒成分32との界面における反応を促進させる助触媒の役割を担うと共に、雰囲気ガスの空燃比に応じて酸素を吸収放出可能な酸素吸蔵成分を含む。酸素吸蔵成分は例えば二酸化セリウムCeOからなる。例えば、触媒成分32及びコート材31の雰囲気ガスが理論空燃比A/Fsよりリッチであると、触媒成分32の周囲に存在する酸素吸蔵成分に吸蔵されていた酸素が放出され、この結果、放出された酸素によりHCおよびCOといった未燃成分が酸化され、浄化される。逆に、触媒成分32及びコート材31の雰囲気ガスが理論空燃比A/Fsよりリーンであると、触媒成分32の周囲に存在する酸素吸蔵成分が雰囲気ガスから酸素を吸収し、この結果NOxが還元浄化される。 Here, the catalyst 11 will be described in more detail. As shown in FIG. 2, in the catalyst 11, a coating material 31 is coated on the surface of a carrier base material (not shown), and the coating material 31 is held in a state in which a large number of particulate catalyst components 32 are dispersedly arranged. The catalyst 11 is exposed inside. The catalyst component 32 is mainly composed of a noble metal such as Pt or Pd, and serves as an active point for reacting exhaust gas components such as NOx, HC and CO. On the other hand, the coating material 31 plays the role of a promoter that promotes the reaction at the interface between the exhaust gas and the catalyst component 32 and includes an oxygen storage component capable of absorbing and releasing oxygen according to the air-fuel ratio of the atmospheric gas. Oxygen storage component, for example made of cerium dioxide CeO 2. For example, when the atmosphere gas of the catalyst component 32 and the coating material 31 is richer than the theoretical air-fuel ratio A / Fs, oxygen stored in the oxygen storage component existing around the catalyst component 32 is released, and as a result, release Unburned components such as HC and CO are oxidized and purified by the released oxygen. Conversely, if the atmosphere gas of the catalyst component 32 and the coating material 31 is leaner than the theoretical air-fuel ratio A / Fs, the oxygen storage component present around the catalyst component 32 absorbs oxygen from the atmosphere gas, and as a result, NOx is reduced. Reduced and purified.

このような酸素吸放出作用により、通常の空燃比制御の際に触媒前空燃比A/Ffrが理論空燃比A/Fsに対し多少ばらついたとしても、NOx、HCおよびCOといった三つの排気ガス成分を同時浄化することができる。よって通常の空燃比制御において、触媒前空燃比A/Ffrを敢えて理論空燃比A/Fsを中心に微小振動させ、酸素の吸放出を繰り返させることにより排ガス浄化を行うことも可能である。   Even if the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ffr slightly varies from the stoichiometric air-fuel ratio A / Fs during the normal air-fuel ratio control, the three exhaust gas components such as NOx, HC, and CO can be obtained. Can be purified simultaneously. Therefore, in normal air-fuel ratio control, it is also possible to purify exhaust gas by causing the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ffr to oscillate slightly around the stoichiometric air-fuel ratio A / Fs and to repeatedly absorb and release oxygen.

ところで、新品状態の触媒11では前述したように細かい粒子状の触媒成分32が多数均等に分散配置されており、排気ガスと触媒成分32との接触確率が高い状態に維持されている。しかしながら、触媒11が劣化してくると、一部の触媒成分32に消失が見られるほか、触媒成分32同士が排気熱で焼き固まって焼結状態になるものがある(図の破線参照)。こうなると排気ガスと触媒成分32との接触確率の低下を引き起こし、浄化率を落としめる原因となる。そしてこのほかに、触媒成分32の周囲に存在するコート材31の量、即ち酸素吸蔵成分の量が減少し、酸素吸蔵能自体が低下する。   By the way, in the catalyst 11 in the new state, as described above, a large number of fine particulate catalyst components 32 are uniformly distributed, and the contact probability between the exhaust gas and the catalyst component 32 is kept high. However, when the catalyst 11 deteriorates, some of the catalyst components 32 are lost, and some of the catalyst components 32 are baked and solidified by exhaust heat (see broken lines in the figure). In this case, the contact probability between the exhaust gas and the catalyst component 32 is lowered, and the purification rate is lowered. In addition to this, the amount of the coating material 31 existing around the catalyst component 32, that is, the amount of the oxygen storage component decreases, and the oxygen storage capacity itself decreases.

このように、触媒11の劣化度と触媒11の持つ酸素吸蔵能の低下度とは相関関係にある。そこで本実施形態では、触媒11の酸素吸蔵能を検出することにより触媒11の劣化度を検出ないし判定することとしている。ここで、触媒11の酸素吸蔵能は、触媒11が吸蔵し得る酸素量である酸素吸蔵容量(OSC;O Strage Capacity、単位はg)の大きさによって表される。 Thus, the degree of deterioration of the catalyst 11 and the degree of decrease in the oxygen storage capacity of the catalyst 11 are in a correlation. Therefore, in this embodiment, the degree of deterioration of the catalyst 11 is detected or determined by detecting the oxygen storage capacity of the catalyst 11. Here, the oxygen storage capacity of the catalyst 11 is represented by the amount of oxygen storage capacity (OSC; O 2 Strage Capacity, the unit is g), which is the amount of oxygen that the catalyst 11 can store.

以下、本実施形態における触媒の劣化検出について説明する。   Hereinafter, detection of deterioration of the catalyst in the present embodiment will be described.

本実施形態では、触媒11の劣化検出の際にECU20によるアクティブ空燃比制御が実行される。ここでアクティブ空燃比制御とは、触媒上流側の排気空燃比である触媒前空燃比A/Ffrを、所定のリッチ空燃比A/Frとリーン空燃比A/Flとの一方から他方に所定のタイミングで強制的に切り替える制御である。   In the present embodiment, active air-fuel ratio control by the ECU 20 is executed when the deterioration of the catalyst 11 is detected. Here, the active air-fuel ratio control means that the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ffr that is the exhaust air-fuel ratio upstream of the catalyst is changed from one of the predetermined rich air-fuel ratio A / Fr and lean air-fuel ratio A / Fl to a predetermined value. This control is forcibly switched at the timing.

ここで触媒11の劣化検出は、内燃機関1の定常運転時で且つ触媒11が所定の活性温度域にあるときに実行される。触媒11の温度は、直接検出してもよいが、本実施形態の場合それをエンジン運転状態に基づき所定のマップ又は関数を用いて推定するようにしている。触媒11の劣化検出はエンジンの1運転毎に1回実行され、少なくとも続けて2回、触媒11が劣化状態にあると判定されたときに警告装置が作動させられる。   Here, the deterioration detection of the catalyst 11 is executed when the internal combustion engine 1 is in a steady operation and when the catalyst 11 is in a predetermined activation temperature range. The temperature of the catalyst 11 may be detected directly, but in the present embodiment, it is estimated using a predetermined map or function based on the engine operating state. The detection of the deterioration of the catalyst 11 is performed once for each operation of the engine, and the warning device is activated when it is determined that the catalyst 11 is in a deteriorated state at least twice.

図3(A),(B)にはそれぞれ、アクティブ空燃比制御実行時における触媒前センサ17及び触媒後センサ18の出力が実線で示されている。また、図3(A)には、ECU20の内部値である目標空燃比A/Ftが破線で示されている。触媒前センサ17及び触媒後センサ18の出力はそれぞれ触媒前空燃比A/Ffr及び触媒後空燃比A/Frrを表す。   3A and 3B, the outputs of the pre-catalyst sensor 17 and the post-catalyst sensor 18 when the active air-fuel ratio control is executed are indicated by solid lines, respectively. Further, in FIG. 3A, the target air-fuel ratio A / Ft that is an internal value of the ECU 20 is indicated by a broken line. The outputs of the pre-catalyst sensor 17 and the post-catalyst sensor 18 represent the pre-catalyst air / fuel ratio A / Ffr and the post-catalyst air / fuel ratio A / Frr, respectively.

図3(A)に示されるように、目標空燃比A/Ftは、中心空燃比としての理論空燃比A/Fsを中心として、そこからリッチ側に所定の振幅(リッチ振幅Ar、Ar>0)だけ離れた空燃比(リッチ空燃比A/Fr)と、そこからリーン側に所定の振幅(リーン振幅Al、Al>0)だけ離れた空燃比(リーン空燃比A/Fl)とに強制的に、且つ交互に切り替えられる。そしてこの目標空燃比A/Ftの切り替えないし振動に追従するようにして、実際値としての触媒前空燃比A/Ffrも、目標空燃比A/Ftに対し僅かな時間遅れを伴って切り替わる。よって触媒前空燃比A/Ffrも目標空燃比A/Ftと同様にリッチ空燃比A/Frとリーン空燃比A/Flとに強制的に且つ交互に切り替えられる。このことから目標空燃比A/Ftと触媒前空燃比A/Ffrとは時間遅れがあること以外等価であることが理解されよう。   As shown in FIG. 3A, the target air-fuel ratio A / Ft is centered on the theoretical air-fuel ratio A / Fs as the center air-fuel ratio, and then has a predetermined amplitude (rich amplitude Ar, Ar> 0) on the rich side. ) Separated by an air-fuel ratio (rich air-fuel ratio A / Fr) and an air-fuel ratio (lean air-fuel ratio A / Fl) separated from the air-fuel ratio by a predetermined amplitude (lean amplitude Al, Al> 0) on the lean side. And alternately. Then, the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ffr as an actual value is switched with a slight time delay with respect to the target air-fuel ratio A / Ft so as to follow the switching or vibration of the target air-fuel ratio A / Ft. Accordingly, the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ffr is also forcibly and alternately switched between the rich air-fuel ratio A / Fr and the lean air-fuel ratio A / Fl in the same manner as the target air-fuel ratio A / Ft. From this, it will be understood that the target air-fuel ratio A / Ft and the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ffr are equivalent except that there is a time delay.

図示例においてリッチ振幅Arとリーン振幅Alとは等しい。例えば理論空燃比A/Fs=14.6、リッチ空燃比A/Fr=14.1、リーン空燃比A/Fl=15.1、リッチ振幅Ar=リーン振幅Al=0.5である。通常の空燃比制御の場合に比べ、アクティブ空燃比制御の場合は空燃比の振り幅が大きく、即ちリッチ振幅Arとリーン振幅Alとの値は大きい。   In the illustrated example, the rich amplitude Ar and the lean amplitude Al are equal. For example, theoretical air fuel ratio A / Fs = 14.6, rich air fuel ratio A / Fr = 14.1, lean air fuel ratio A / Fl = 15.1, rich amplitude Ar = lean amplitude Al = 0.5. Compared with the normal air-fuel ratio control, the active air-fuel ratio control has a larger amplitude of the air-fuel ratio, that is, the values of the rich amplitude Ar and the lean amplitude Al are larger.

ところで、目標空燃比A/Ftが切り替えられるタイミングは、触媒後センサ18の出力がリッチからリーンに、又はリーンからリッチに切り替わるタイミングである。ここで図示されるように触媒後センサ18の出力電圧は理論空燃比A/Fsを境に急変し、触媒後空燃比A/Frrが理論空燃比A/Fsより小さいリッチ側の空燃比であるときその出力電圧がリッチ判定値VR以上となり、触媒後空燃比A/Frrが理論空燃比A/Fsより大きいリーン側の空燃比であるときその出力電圧がリーン判定値VL以下となる。ここでVR>VLであり、例えばVR=0.59(V)、VL=0.21(V)である。   By the way, the timing at which the target air-fuel ratio A / Ft is switched is the timing at which the output of the post-catalyst sensor 18 is switched from rich to lean, or from lean to rich. As shown in the figure, the output voltage of the post-catalyst sensor 18 changes suddenly at the theoretical air-fuel ratio A / Fs, and the post-catalyst air-fuel ratio A / Frr is the rich air-fuel ratio smaller than the theoretical air-fuel ratio A / Fs. When the output voltage becomes equal to or higher than the rich determination value VR, and when the post-catalyst air-fuel ratio A / Frr is the lean air-fuel ratio greater than the theoretical air-fuel ratio A / Fs, the output voltage becomes lower than the lean determination value VL. Here, VR> VL, for example, VR = 0.59 (V) and VL = 0.21 (V).

図3(A),(B)に示されるように、触媒後センサ18の出力電圧がリッチ側の値からリーン側に変化してリーン判定値VLに等しくなった時(時刻t1)、目標空燃比A/Ftはリーン空燃比A/Flからリッチ空燃比A/Frに切り替えられる。その後、触媒後センサ18の出力電圧がリーン側の値からリッチ側に変化してリッチ判定値VRに等しくなった時(時刻t2)、目標空燃比A/Ftはリッチ空燃比A/Frからリーン空燃比A/Flに切り替えられる。   As shown in FIGS. 3A and 3B, when the output voltage of the post-catalyst sensor 18 changes from the rich value to the lean value and becomes equal to the lean determination value VL (time t1), the target sky The fuel ratio A / Ft is switched from the lean air-fuel ratio A / Fl to the rich air-fuel ratio A / Fr. Thereafter, when the output voltage of the post-catalyst sensor 18 changes from the lean value to the rich side and becomes equal to the rich determination value VR (time t2), the target air-fuel ratio A / Ft becomes lean from the rich air-fuel ratio A / Fr. The air-fuel ratio is switched to A / Fl.

このように、触媒後センサ18の出力値が反転してリッチ判定値VR又はリーン判定値VLに達したと同時に目標空燃比A/Ftがリーン空燃比A/Fl又はリッチ空燃比A/Frに強制的に切り替えられる。   In this way, the output value of the post-catalyst sensor 18 is inverted and reaches the rich determination value VR or the lean determination value VL. At the same time, the target air-fuel ratio A / Ft becomes the lean air-fuel ratio A / Fl or the rich air-fuel ratio A / Fr. It is forcibly switched.

このアクティブ空燃比制御を実行しつつ、次のようにして触媒11の酸素吸蔵容量OSCが算出され、触媒11の劣化が判定される。   While performing this active air-fuel ratio control, the oxygen storage capacity OSC of the catalyst 11 is calculated as follows, and the deterioration of the catalyst 11 is determined.

図3を参照して、時刻t1より前では目標空燃比A/Ftがリーン空燃比A/Flとされ、触媒11にはリーンガスが流入されている。このとき触媒11では酸素を吸収し続けているが、一杯に酸素を吸収した時点でそれ以上酸素を吸収できなくなり、リーンガスが触媒11を通り抜けて触媒11の下流側に流れ出す。こうなると触媒後空燃比A/Frrがリーン側に変化し、触媒後センサ18の出力電圧がリーン判定値VLに達した時点(t1)で、目標空燃比A/Ftがリッチ空燃比A/Frに切り替えられ、或いは反転される。このように目標空燃比A/Ftは触媒後センサ18の出力をトリガにして反転される。   Referring to FIG. 3, the target air-fuel ratio A / Ft is set to the lean air-fuel ratio A / Fl before time t1, and the lean gas flows into the catalyst 11. At this time, the catalyst 11 continues to absorb oxygen, but when it fully absorbs oxygen, it can no longer absorb oxygen, and the lean gas flows through the catalyst 11 and flows downstream of the catalyst 11. When this happens, the post-catalyst air-fuel ratio A / Frr changes to the lean side, and when the output voltage of the post-catalyst sensor 18 reaches the lean determination value VL (t1), the target air-fuel ratio A / Ft becomes the rich air-fuel ratio A / Fr. Or reversed. In this way, the target air-fuel ratio A / Ft is reversed using the output of the post-catalyst sensor 18 as a trigger.

そして今度は触媒11にリッチガスが流入されることとなる。このとき触媒11では、それまで吸蔵されていた酸素が放出され続ける。よって触媒11の下流側にはほぼ理論空燃比A/Fsの排気ガスが流出し、触媒後空燃比A/Frrがリッチにならないことから、触媒後センサ18の出力は反転しない。触媒11から酸素が放出され続けるとやがて触媒11からは全ての吸蔵酸素が放出され尽くし、その時点でそれ以上酸素を放出できなくなり、リッチガスが触媒11を通り抜けて触媒11の下流側に流れ出す。こうなると触媒後空燃比A/Frrがリッチ側に変化し、触媒後センサ18の出力電圧がリッチ判定値VRに達した時点(t2)で、目標空燃比A/Ftがリーン空燃比A/Flに切り替えられる。   This time, rich gas flows into the catalyst 11. At this time, the oxygen stored in the catalyst 11 continues to be released from the catalyst 11. Therefore, the exhaust gas of the theoretical air-fuel ratio A / Fs flows out to the downstream side of the catalyst 11 and the post-catalyst air-fuel ratio A / Frr does not become rich, so the output of the post-catalyst sensor 18 is not reversed. When oxygen is continuously released from the catalyst 11, all of the stored oxygen is eventually released from the catalyst 11, and at that time, no more oxygen can be released, and the rich gas flows through the catalyst 11 and flows downstream of the catalyst 11. When this happens, the post-catalyst air-fuel ratio A / Frr changes to the rich side, and when the output voltage of the post-catalyst sensor 18 reaches the rich determination value VR (t2), the target air-fuel ratio A / Ft becomes the lean air-fuel ratio A / Fl. Can be switched to.

酸素吸蔵容量OSCが大きいほど、酸素を吸収或いは放出し続けることのできる時間が長くなる。つまり、触媒が劣化していない場合は目標空燃比A/Ftの反転周期(例えばt1からt2までの時間)が長くなり、触媒の劣化が進むほど目標空燃比A/Ftの反転周期は短くなる。   The larger the oxygen storage capacity OSC, the longer the time during which oxygen can be absorbed or released. That is, when the catalyst is not deteriorated, the inversion cycle of the target air-fuel ratio A / Ft (for example, the time from t1 to t2) becomes longer, and the inversion cycle of the target air-fuel ratio A / Ft becomes shorter as the deterioration of the catalyst proceeds. .

そこで、このことを利用して酸素吸蔵容量OSCが以下のようにして算出される。図4に示すように、時刻t1で目標空燃比A/Ftがリッチ空燃比A/Frに切り替えられた直後、僅かに遅れて実際値としての触媒前空燃比A/Ffrがリッチ空燃比A/Frに切り替わる。そして触媒前空燃比A/Ffrが理論空燃比A/Fsに達した時点t11から、次に目標空燃比A/Ftが反転する時点t2まで、次式(1)により微小時間毎の酸素吸蔵容量dCが算出され、且つこの微小時間毎の酸素吸蔵容量dCが時刻t11から時刻t2まで積分される。こうしてこの酸素放出サイクルにおける酸素吸蔵容量OSC1即ち放出酸素量が算出される。   Therefore, using this fact, the oxygen storage capacity OSC is calculated as follows. As shown in FIG. 4, immediately after the target air-fuel ratio A / Ft is switched to the rich air-fuel ratio A / Fr at time t1, the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ffr as the actual value is slightly delayed with the rich air-fuel ratio A / Fr. Switch to Fr. Then, from the time t11 when the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ffr reaches the stoichiometric air-fuel ratio A / Fs to the time t2 when the target air-fuel ratio A / Ft next reverses, the oxygen storage capacity for every minute time is given by the following equation (1). dC is calculated, and the oxygen storage capacity dC for each minute time is integrated from time t11 to time t2. In this way, the oxygen storage capacity OSC1, that is, the amount of released oxygen in this oxygen release cycle is calculated.

Figure 2008031901
Figure 2008031901

ここで、Qは燃料噴射量であり、空燃比差ΔA/Fに燃料噴射量Qを乗じると過剰分の空気量を算出できる。Kは空気に含まれる酸素割合(約0.23)である。   Here, Q is the fuel injection amount, and the excess air amount can be calculated by multiplying the air-fuel ratio difference ΔA / F by the fuel injection amount Q. K is the proportion of oxygen contained in the air (about 0.23).

基本的には、この1回で算出された酸素吸蔵容量OSC1を用い、これを所定のしきい値(触媒劣化判定しきい値)と比較し、酸素吸蔵容量OSC1がしきい値を超えていれば正常、酸素吸蔵容量OSC1がしきい値以下ならば劣化、というように触媒の劣化を判定できる。しかしながら、本実施形態では精度を向上させるため、リーン側でも同様に酸素吸蔵容量(この場合酸素吸収量)を算出し、必要に応じてリッチ側とリーン側とで複数回算出を繰り返し、その平均値をしきい値と比較して最終的な劣化判定を行っている。   Basically, the oxygen storage capacity OSC1 calculated once is used and compared with a predetermined threshold value (catalyst deterioration determination threshold value). If the oxygen storage capacity OSC1 exceeds the threshold value, For example, the deterioration of the catalyst can be determined such that the deterioration is normal and the oxygen storage capacity OSC1 is lower than the threshold value. However, in this embodiment, in order to improve the accuracy, the oxygen storage capacity (oxygen absorption amount in this case) is calculated on the lean side as well, and the calculation is repeated a plurality of times on the rich side and the lean side as necessary. The final deterioration judgment is performed by comparing the value with a threshold value.

具体的には、図4に示すように、時刻t2で目標空燃比A/Ftがリーン空燃比A/Flに切り替えられた後、前式(1)により微小時間毎の酸素吸蔵容量dCが算出され、且つこの微小時間毎の酸素吸蔵容量dCが、触媒前空燃比A/Ffrが理論空燃比A/Fsに達した時点t21から、次に目標空燃比A/Ftがリッチ側に反転する時点t3まで積分される。こうしてこの酸素吸収サイクルにおける酸素吸蔵容量OSC2即ち吸収酸素量が算出される。前回サイクルの酸素吸蔵容量OSC1と今回サイクルの酸素吸蔵容量OSC2とはほぼ等しい値となるはずである。こうして複数の酸素吸蔵容量OSC1,OSC2,・・・OSCn(例えばnは5以上)が繰り返し算出され、その平均値OCSavが所定のしきい値OSCsと比較される。そして、平均値OCSavがしきい値OSCsを超えていれば触媒11は正常、平均値OCSavがしきい値OSCs以下ならば触媒11は劣化と判定される。   Specifically, as shown in FIG. 4, after the target air-fuel ratio A / Ft is switched to the lean air-fuel ratio A / Fl at time t2, the oxygen storage capacity dC for every minute time is calculated by the previous equation (1). And the oxygen storage capacity dC for each minute time from the time t21 when the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ffr reaches the stoichiometric air-fuel ratio A / Fs, and then when the target air-fuel ratio A / Ft reverses to the rich side Integration is performed until t3. Thus, the oxygen storage capacity OSC2, that is, the amount of absorbed oxygen in this oxygen absorption cycle is calculated. The oxygen storage capacity OSC1 of the previous cycle and the oxygen storage capacity OSC2 of the current cycle should be approximately equal. Thus, a plurality of oxygen storage capacities OSC1, OSC2,... OSCn (for example, n is 5 or more) are repeatedly calculated, and the average value OCCSav is compared with a predetermined threshold value OSCs. If the average value OCCSav exceeds the threshold value OSCs, the catalyst 11 is determined to be normal, and if the average value OCCSav is equal to or less than the threshold value OSCs, the catalyst 11 is determined to be deteriorated.

なお、車両の走行距離等、触媒劣化度に相関する値に応じて酸素吸蔵容量OSCの算出回数nを変化させてもよい。例えば走行距離が比較的少なく明らかに劣化が相当程度進んでいないと想定できる場合はnを少ない値とし、走行距離が比較的多く劣化が相当程度進んでいる可能性のある場合はnを多い値とする。   Note that the calculation number n of the oxygen storage capacity OSC may be changed in accordance with a value that correlates with the degree of catalyst deterioration, such as the travel distance of the vehicle. For example, if it is assumed that the travel distance is relatively small and the deterioration is not significantly advanced, the value of n is set to a small value. If the travel distance is relatively large and the deterioration may be advanced to a considerable degree, the value of n is increased. And

ここで、酸素吸蔵容量OSCと触媒温度との関係を図5に示す。見られるように、酸素吸蔵容量OSCは触媒温度が高くなるにつれ大きくなる傾向にある。酸素吸蔵容量OSCは新品の触媒で最大であり、触媒の劣化が進むにつれ減少してくる。そして、酸素吸蔵容量OSCがしきい値OSCs以下になった場合、触媒11は劣化と判定される。   Here, the relationship between the oxygen storage capacity OSC and the catalyst temperature is shown in FIG. As can be seen, the oxygen storage capacity OSC tends to increase as the catalyst temperature increases. The oxygen storage capacity OSC is the maximum for a new catalyst, and decreases as the catalyst deteriorates. When the oxygen storage capacity OSC becomes equal to or less than the threshold value OSCs, the catalyst 11 is determined to be deteriorated.

さて、上述のアクティブ空燃比制御においては、触媒後センサ18の出力電圧がリーン側に反転してリーン判定値VLに達したと同時に(図3のt1)目標空燃比A/Ftがリッチ空燃比A/Frに切り替えられ、触媒後センサ18の出力電圧がリッチ側に反転してリッチ判定値VRに達したと同時に(図3のt2)目標空燃比A/Ftがリーン空燃比A/Flに切り替えられる。ここでリーン判定値VL及びリッチ判定値VRは、触媒後センサ18が新品或いは未劣化であるという前提の下で適切な値として予め設定された値である。一方、触媒後センサ18が劣化してくるとその出力特性が変化してくる。よってこの場合に新品ないし未劣化時と同一の判定値VL、VRを用いたままだと、触媒の真の劣化度を正確に検出できないことがある。   In the active air-fuel ratio control described above, the output voltage of the post-catalyst sensor 18 is reversed to the lean side and reaches the lean determination value VL (t1 in FIG. 3). At the same time, the target air-fuel ratio A / Ft is rich. At the same time that the output voltage of the post-catalyst sensor 18 is reversed to the rich side and reaches the rich determination value VR (t2 in FIG. 3), the target air-fuel ratio A / Ft becomes the lean air-fuel ratio A / Fl. Can be switched. Here, the lean determination value VL and the rich determination value VR are values set in advance as appropriate values on the assumption that the post-catalyst sensor 18 is new or undegraded. On the other hand, when the post-catalyst sensor 18 deteriorates, its output characteristics change. Therefore, in this case, if the same judgment values VL and VR as when new or undegraded are used, the true deterioration degree of the catalyst may not be detected accurately.

図6には触媒11及び触媒後センサ18の劣化度と、前記のように算出される触媒11の酸素吸蔵容量OSCとの関係を示す。ここで触媒11及び触媒後センサ18の初期状態は新品であるとし、両者が同一時間使用された場合の劣化度を横軸に示す。図示されるように、酸素吸蔵容量OSCは、初期状態ではZで示されるように高い値が算出されるが、劣化度が大きくなるにつれ徐々に少ない値が算出されるようになってくる。ところで、算出される酸素吸蔵容量OSCの値は、新品時の値Zから、触媒11自体の劣化による減少分と、触媒後センサ18の劣化による減少分とを差し引いたものとなる。つまり、触媒後センサ18の劣化分が差し引かれる結果、算出される酸素吸蔵容量OSCの値としては、触媒11単独の劣化分だけの値より少ない値が算出されてしまう。よって、触媒11単独の劣化分だけを考慮した真の触媒劣化度が正確に検出できないほか、まだ十分な劣化に至っていない触媒に対し、算出される酸素吸蔵容量OSCの値が劣化判定しきい値OSCs以下となって劣化と判定してしまう誤判定が起こり得る。   FIG. 6 shows the relationship between the degree of deterioration of the catalyst 11 and the post-catalyst sensor 18 and the oxygen storage capacity OSC of the catalyst 11 calculated as described above. Here, the initial state of the catalyst 11 and the post-catalyst sensor 18 is assumed to be new, and the horizontal axis indicates the degree of deterioration when both are used for the same time. As shown in the figure, the oxygen storage capacity OSC is calculated as a high value as indicated by Z in the initial state, but gradually decreases as the degree of deterioration increases. By the way, the calculated value of the oxygen storage capacity OSC is obtained by subtracting the decrease due to deterioration of the catalyst 11 itself and the decrease due to deterioration of the post-catalyst sensor 18 from the new value Z. That is, as a result of subtracting the deterioration amount of the post-catalyst sensor 18, the calculated value of the oxygen storage capacity OSC is calculated to be smaller than the value of the deterioration amount of the catalyst 11 alone. Therefore, the true catalyst deterioration degree considering only the deterioration of the catalyst 11 alone cannot be accurately detected, and the calculated oxygen storage capacity OSC value is a deterioration determination threshold value for a catalyst that has not yet sufficiently deteriorated. A misjudgment that may be determined to be deteriorated below OSCs may occur.

このことについて図7を参照しつつより詳細に説明する。図7は、触媒後センサ18が新品のときと劣化のときの各値の比較を示し、新品のときを一点鎖線で、劣化のときを実線で示す。(A)及び(B)は、触媒後センサ18がそれぞれ新品及び劣化のときの目標空燃比A/Ftを示し、(C)及び(D)は、触媒後センサ18がそれぞれ新品及び劣化のときの触媒後センサ出力電圧を示し、(E)及び(F)は、触媒後センサ18がそれぞれ新品及び劣化のときの酸素吸蔵容量OSCの算出値を示す。なお、新品時と劣化時とで触媒は同一であるとする。   This will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 7 shows a comparison of the respective values when the post-catalyst sensor 18 is new and when it is deteriorated. When the sensor 18 is new, it is indicated by an alternate long and short dash line and when it is deteriorated by a solid line. (A) and (B) show the target air-fuel ratio A / Ft when the post-catalyst sensor 18 is new and deteriorated, respectively. (C) and (D) are when the post-catalyst sensor 18 is new and deteriorated, respectively. (E) and (F) show calculated values of the oxygen storage capacity OSC when the post-catalyst sensor 18 is new and deteriorated, respectively. It is assumed that the catalyst is the same when new and deteriorated.

(A)、(C)、(E)に示される触媒後センサ18の新品時、触媒後センサ18の出力電圧がリーン側からリッチ側に反転し、リッチ判定値VRに達すると、それと同時に目標空燃比A/Ftがリッチ空燃比A/Frからリーン空燃比A/Flに切り替えられる。そしてこれと同時に酸素吸蔵容量OSCの積算が終了し、比較的多い酸素吸蔵容量の値OSCzが得られる。   When the post-catalyst sensor 18 shown in (A), (C), and (E) is new, when the output voltage of the post-catalyst sensor 18 is reversed from the lean side to the rich side and reaches the rich determination value VR, the target is simultaneously reached. The air-fuel ratio A / Ft is switched from the rich air-fuel ratio A / Fr to the lean air-fuel ratio A / Fl. At the same time, the accumulation of the oxygen storage capacity OSC ends, and a relatively large value OSCz of the oxygen storage capacity is obtained.

しかしながら、(B)、(D)、(F)に示される触媒後センサ18の劣化時の場合だと、新品時に比べて触媒後センサ18の応答性が速くなる。この原因は、触媒11から飛散した貴金属からなる触媒成分32が触媒後センサ18に付着するためと考えられる。よって、触媒後センサ18の出力電圧がリーン側からリッチ側に反転するとき、その反転速度が速くなり(即ち、線図の傾きが急になり)、新品時よりも早くリッチ判定値VRに達する。こうなると、新品時よりも早いタイミングで目標空燃比A/Ftがリッチ空燃比A/Frからリーン空燃比A/Flに切り替えられるほか、とりわけ、酸素吸蔵容量OSCの積算が新品時よりも早く終了し、新品時よりも少ない酸素吸蔵容量の値OSCzxが算出される結果となる。   However, in the case of the deterioration of the post-catalyst sensor 18 shown in (B), (D), and (F), the responsiveness of the post-catalyst sensor 18 is faster than when it is new. This is considered to be because the catalyst component 32 made of noble metal scattered from the catalyst 11 adheres to the post-catalyst sensor 18. Therefore, when the output voltage of the post-catalyst sensor 18 reverses from the lean side to the rich side, the reverse speed increases (that is, the slope of the diagram becomes steep), and reaches the rich determination value VR earlier than when it is new. . In this case, the target air-fuel ratio A / Ft is switched from the rich air-fuel ratio A / Fr to the lean air-fuel ratio A / Fl at a timing earlier than when new, and in particular, the accumulation of the oxygen storage capacity OSC ends earlier than when new. As a result, the oxygen storage capacity value OSCzx, which is smaller than that of the new product, is calculated.

この図示例は触媒後センサ18の出力電圧がリーン側からリッチ側に反転するときの場合であるが、逆の場合、即ち触媒後センサ18の出力電圧がリッチ側からリーン側に反転するときの場合も同様である。図示省略するが、この場合にも同様に触媒後センサ18の出力電圧が新品時よりも早くリーン判定値VLに達するようになり、新品時よりも少ない酸素吸蔵容量の値が算出される結果となる。このように、触媒後センサ18の劣化により真の値より少ない酸素吸蔵容量OSCの値が算出されてしまい、十分な劣化に至っていない触媒に対して劣化と判定する誤判定が起こり得る。   This illustrated example is a case where the output voltage of the post-catalyst sensor 18 is inverted from the lean side to the rich side, but in the opposite case, that is, when the output voltage of the post-catalyst sensor 18 is inverted from the rich side to the lean side. The same applies to the case. Although not shown, in this case as well, the output voltage of the post-catalyst sensor 18 reaches the lean determination value VL earlier than when it is new, and the oxygen storage capacity value smaller than when new is calculated. Become. In this way, the value of the oxygen storage capacity OSC smaller than the true value is calculated due to the deterioration of the post-catalyst sensor 18, and an erroneous determination may be made that determines that the catalyst has not deteriorated sufficiently.

そこで、触媒後センサ18が劣化した場合でも真の触媒劣化度を正確に検出するため、本実施形態では、触媒後センサ18の劣化度に応じて、リッチ判定値VR及びリーン判定値VLの少なくとも一方(本実施形態では両方)を補正することとしている。   Therefore, in order to accurately detect the true catalyst deterioration level even when the post-catalyst sensor 18 is deteriorated, in the present embodiment, at least the rich determination value VR and the lean determination value VL are determined according to the deterioration degree of the post-catalyst sensor 18. One (both in the present embodiment) is corrected.

具体的には、図7に示すように、触媒後センサ18が劣化した場合には、リッチ判定値VRをより高い値VRxに補正する。ここで補正量ΔVRはΔVR=VRx−VRとなる。この補正量ΔVRは、同一の触媒11に対して、劣化した触媒後センサ18が補正後のリッチ判定値VRxに達するタイミングと、新品の触媒後センサ18が基準リッチ判定値VRに達するタイミングとが同一になるように、予め設定されている。この補正により、触媒後センサ18の出力電圧がリッチ判定値に達するタイミングが遅らされ、触媒後センサ18の劣化時にも新品時と同一のタイミングで酸素吸蔵容量の積算を終了することができる。よって、センサ新品時と同一の、真の酸素吸蔵容量の値OSCzを算出することができるようになり、触媒劣化の誤判定を未然に防止することが可能となる。   Specifically, as shown in FIG. 7, when the post-catalyst sensor 18 deteriorates, the rich determination value VR is corrected to a higher value VRx. Here, the correction amount ΔVR is ΔVR = VRx−VR. This correction amount ΔVR has a timing when the deteriorated post-catalyst sensor 18 reaches the corrected rich determination value VRx and a timing when the new post-catalyst sensor 18 reaches the reference rich determination value VR for the same catalyst 11. It is preset so as to be the same. By this correction, the timing at which the output voltage of the post-catalyst sensor 18 reaches the rich determination value is delayed, and the integration of the oxygen storage capacity can be completed at the same timing as when the post-catalyst sensor 18 is deteriorated. Therefore, it becomes possible to calculate the true oxygen storage capacity value OSCz that is the same as when the sensor is new, and it is possible to prevent erroneous determination of catalyst deterioration.

なお、図示省略するが、リーン側においては、触媒後センサ18が劣化したときリーン判定値が基準値VLより低い値VLxに補正される。補正量ΔVLはΔVL=VL−VLxとなる。この補正量ΔVLも同様に、同一の触媒11に対して、劣化した触媒後センサ18が補正後のリーン判定値VLxに達するタイミングと、新品の触媒後センサ18が基準リーン判定値VLに達するタイミングとが同一になるように、予め設定されている。この補正によってリッチ判定値を補正したときと同様の作用効果を得ることができる。   Although not shown, on the lean side, when the post-catalyst sensor 18 deteriorates, the lean determination value is corrected to a value VLx lower than the reference value VL. The correction amount ΔVL is ΔVL = VL−VLx. Similarly, with respect to the same correction amount ΔVL, for the same catalyst 11, timing when the deteriorated post-catalyst sensor 18 reaches the corrected lean determination value VLx and timing when the new post-catalyst sensor 18 reaches the reference lean determination value VL. Are set in advance so that they are the same. With this correction, the same effect as when the rich determination value is corrected can be obtained.

次に、ECU20によって実行されるリッチ判定値VR及びリーン判定値VL(以下、単に「判定値」とも称す)の補正処理を図8に基づいて説明する。   Next, correction processing of the rich determination value VR and the lean determination value VL (hereinafter also simply referred to as “determination value”) executed by the ECU 20 will be described with reference to FIG.

まずステップS101において、アクティブ空燃比制御の実行条件が成立しているか否かが判断される。例えば、イグニッションスイッチ22がオンされた後、最初に内燃機関1が定常運転状態となり、且つ、触媒11の推定温度が所定の活性温度域に入ったときに、この条件は成立となる。アクティブ空燃比制御の実行条件が成立していない場合には本処理が終了され、アクティブ空燃比制御の実行条件が成立している場合にはステップS102に進む。   First, in step S101, it is determined whether an execution condition for active air-fuel ratio control is satisfied. For example, after the ignition switch 22 is turned on, this condition is satisfied when the internal combustion engine 1 is first in a steady operation state and the estimated temperature of the catalyst 11 enters a predetermined activation temperature range. If the execution condition for the active air-fuel ratio control is not satisfied, the present process is terminated. If the execution condition for the active air-fuel ratio control is satisfied, the process proceeds to step S102.

ステップS102においては、触媒後センサ18の劣化度が所定程度を越えたか否か、具体的には、触媒後センサ18の劣化度に相関するパラメータ(劣化パラメータと称す)が所定のしきい値を越えたか否かが判断される。この種の劣化パラメータは、例えば、内燃機関1が搭載される車両の走行距離Lvとすることができる。走行距離Lvが増加するにつれ触媒後センサ18が劣化していくからである。この場合、触媒後センサ18の取付時点(最初に取り付けられたときと交換により取り付けられたときとを含む、以下同様)からの走行距離Lvが、走行距離計21の計測値を利用してECU20によって計測される。そして、その走行距離Lvが所定のしきい値Lvsを超えたか否かが判断される。走行距離Lvがしきい値Lvsを超えていない場合は、触媒後センサ18が劣化してないとみなして本処理が終了され、走行距離Lvがしきい値Lvsを超えている場合は、触媒後センサ18が劣化しているとみなしてステップS103に進む。なおこの場合、走行距離計21及びECU20によって劣化パラメータを検出するパラメータ検出手段が構成される。   In step S102, whether or not the degree of deterioration of the post-catalyst sensor 18 exceeds a predetermined level, specifically, a parameter correlated with the degree of deterioration of the post-catalyst sensor 18 (referred to as a deterioration parameter) has a predetermined threshold value. It is determined whether it has been exceeded. This type of deterioration parameter can be, for example, the travel distance Lv of the vehicle on which the internal combustion engine 1 is mounted. This is because the post-catalyst sensor 18 deteriorates as the travel distance Lv increases. In this case, the travel distance Lv from the time of attachment of the post-catalyst sensor 18 (including when it is first attached and when it is attached by replacement) is determined by using the measured value of the odometer 21 to the ECU 20. Is measured by Then, it is determined whether or not the travel distance Lv exceeds a predetermined threshold value Lvs. If the travel distance Lv does not exceed the threshold value Lvs, it is assumed that the post-catalyst sensor 18 has not deteriorated, and this processing is terminated. If the travel distance Lv exceeds the threshold value Lvs, the post-catalyst sensor 18 It is considered that the sensor 18 has deteriorated, and the process proceeds to step S103. In this case, the odometer 21 and the ECU 20 constitute parameter detection means for detecting a deterioration parameter.

或いは、劣化パラメータは、内燃機関1における累積通電時間としてもよい。この場合、触媒後センサ18の取付時点から、イグニッションスイッチ22がオンされている累積時間が、ECU20により内蔵のタイマを用いて計測され、これにより得られた累積通電時間Tonが所定のしきい値Tonsを超えたか否かが判断される。累積通電時間Tonがしきい値Tonsを超えていない場合は、触媒後センサ18が劣化してないとみなして本処理が終了され、累積通電時間Tonがしきい値Tonsを超えている場合は、触媒後センサ18が劣化しているとみなしてステップS103に進む。   Alternatively, the deterioration parameter may be a cumulative energization time in the internal combustion engine 1. In this case, from the point of time when the post-catalyst sensor 18 is attached, the cumulative time during which the ignition switch 22 is turned on is measured by the ECU 20 using a built-in timer, and the cumulative energization time Ton thus obtained is a predetermined threshold value. It is determined whether or not Tons has been exceeded. If the cumulative energization time Ton does not exceed the threshold value Tons, the post-catalyst sensor 18 is regarded as not deteriorated, and this processing is terminated. If the cumulative energization time Ton exceeds the threshold value Tons, Considering that the post-catalyst sensor 18 has deteriorated, the process proceeds to step S103.

ステップS103においては、触媒後センサ18の判定値が補正される。この補正は例えば基準判定値VR、VLに予め定められた一定値を加減算して行ってもよいが、本実施形態では図9及び図10に示されるような所定の補正マップを用いて、劣化パラメータに応じた補正値を抽出し、この補正値を使用して補正を行う。以下、劣化パラメータが走行距離Lvの場合を例にとって説明するが、劣化パラメータが累積通電時間Tonの場合でも同様の補正方法が可能である。また、補正マップは関数式に置換することも可能である。   In step S103, the determination value of the post-catalyst sensor 18 is corrected. This correction may be performed, for example, by adding or subtracting a predetermined constant value to the reference determination values VR and VL. However, in this embodiment, deterioration is performed using a predetermined correction map as shown in FIGS. A correction value corresponding to the parameter is extracted, and correction is performed using this correction value. Hereinafter, although the case where the deterioration parameter is the travel distance Lv will be described as an example, the same correction method is possible even when the deterioration parameter is the cumulative energization time Ton. The correction map can be replaced with a functional expression.

図9に示される補正マップにおいては、走行距離Lvが増大するにつれ増大するような補正量ΔVが予め実験等を通じて設定され、ECU20に記憶されている。ここで、補正量ΔVは前記しきい値Lvs以下の領域においても入力されているが、その補正量ΔVの値は実質的にゼロ又はその付近の値であり、補正には使用されない。しきい値Lvsを超えた領域の、ゼロより所定値以上大きい補正量ΔVのみが補正に使用される。この領域では走行距離Lvが増大するにつれ補正量ΔVは増大する。   In the correction map shown in FIG. 9, a correction amount ΔV that increases as the travel distance Lv increases is set in advance through experiments or the like and stored in the ECU 20. Here, although the correction amount ΔV is input even in the region below the threshold value Lvs, the value of the correction amount ΔV is substantially zero or a value in the vicinity thereof and is not used for correction. Only the correction amount ΔV larger than the zero by a predetermined value or more in the region exceeding the threshold value Lvs is used for correction. In this region, the correction amount ΔV increases as the travel distance Lv increases.

例えば、図7に示したようなリッチ判定値を引き上げる補正を行う場合、図9の補正マップから現時点の走行距離Lvに対応した補正量ΔV即ちリッチ補正量ΔVRが抽出される。そしてこのリッチ補正量ΔVRが、基準のリッチ判定値VRに加算され、補正後のリッチ判定値VRx(=VR+ΔVR)が算出される。この補正後のリッチ判定値VRxを基準のリッチ判定値VRと置き換えることによりリッチ判定値の補正が終了する。   For example, when the correction for raising the rich determination value as shown in FIG. 7 is performed, the correction amount ΔV corresponding to the current travel distance Lv, that is, the rich correction amount ΔVR is extracted from the correction map of FIG. The rich correction amount ΔVR is added to the reference rich determination value VR, and a corrected rich determination value VRx (= VR + ΔVR) is calculated. The correction of the rich determination value is completed by replacing the corrected rich determination value VRx with the reference rich determination value VR.

なお、次回の触媒劣化検出ないしアクティブ空燃比制御の実行時には、同様の方法で今回の補正後リッチ判定値VRxが次回算出された補正後リッチ判定値VRx’と置き換えられる。このようにして触媒劣化検出ないしアクティブ空燃比制御の実行毎に、リッチ判定値はその時々の触媒後センサ18の劣化度に応じて順次補正され、更新されていく。   When the next catalyst deterioration detection or active air-fuel ratio control is executed, the current corrected rich determination value VRx is replaced with the corrected rich determination value VRx ′ calculated next time by the same method. In this way, each time the catalyst deterioration detection or active air-fuel ratio control is executed, the rich determination value is sequentially corrected and updated according to the deterioration degree of the post-catalyst sensor 18 at that time.

他方、リーン判定値を引き下げる補正を行うときは、図9の補正マップから現時点の走行距離Lvに対応した補正量ΔV即ちリーン補正量ΔVLが抽出され、このリーン補正量ΔVLが基準のリッチ判定値VLから減算されて補正後のリーン判定値VLx(=VL−ΔVL)が算出される。そしてこの補正後のリーン判定値VLxを基準のリーン判定値VLと置き換えてリーン判定値の補正が終了する。触媒劣化検出ないしアクティブ空燃比制御の実行毎に、リーン判定値が順次補正・更新されていく点は前記同様である。   On the other hand, when the correction for reducing the lean determination value is performed, the correction amount ΔV corresponding to the current travel distance Lv, that is, the lean correction amount ΔVL, is extracted from the correction map of FIG. 9, and this lean correction amount ΔVL is the reference rich determination value. A lean determination value VLx (= VL−ΔVL) after subtraction from VL is calculated. Then, the corrected lean determination value VLx is replaced with the reference lean determination value VL, and the correction of the lean determination value is completed. The lean determination value is corrected and updated sequentially every time the catalyst deterioration detection or active air-fuel ratio control is executed.

次に図10に示される補正マップを用いる場合について説明する。この補正マップにおいては、走行距離Lvが増大するにつれ増大するような補正係数Bが予め実験等を通じて設定され、ECU20に記憶されている。ここで、前記補正量ΔVと同様、補正係数Bは前記しきい値Lvs以下の領域においても入力されているが、その補正係数Bの値は実質的に1又はその付近の値であり、補正には使用されない。しきい値Lvsを超えた領域の、1より所定値以上大きい補正係数Bのみが補正に使用される。この領域では走行距離Lvが増大するにつれ補正係数Bは増大する。   Next, the case where the correction map shown in FIG. 10 is used will be described. In this correction map, a correction coefficient B that increases as the travel distance Lv increases is set in advance through experiments and stored in the ECU 20. Here, as with the correction amount ΔV, the correction coefficient B is also input in the region below the threshold value Lvs, but the value of the correction coefficient B is substantially 1 or a value near it, Not used for. Only the correction coefficient B larger than the threshold value Lvs by a predetermined value or more in the region exceeding the threshold value Lvs is used for correction. In this region, the correction coefficient B increases as the travel distance Lv increases.

例えば、図7に示したようなリッチ判定値を引き上げる補正を行う場合、図10の補正マップから現時点の走行距離Lvに対応した補正係数B即ちリッチ補正係数Brが抽出される。そしてこの補正係数Brが、基準のリッチ判定値VRに乗算され、補正後のリッチ判定値VRx(=VR×Br)が算出される。この補正後のリッチ判定値VRxを基準のリッチ判定値VRと置き換えることによりリッチ判定値の補正が終了する。触媒劣化検出ないしアクティブ空燃比制御の実行毎に、リッチ判定値が順次補正・更新されていく点は前記同様である。   For example, when the correction for raising the rich determination value as shown in FIG. 7 is performed, the correction coefficient B corresponding to the current travel distance Lv, that is, the rich correction coefficient Br is extracted from the correction map of FIG. Then, the correction coefficient Br is multiplied by the reference rich determination value VR to calculate a corrected rich determination value VRx (= VR × Br). The correction of the rich determination value is completed by replacing the corrected rich determination value VRx with the reference rich determination value VR. The rich determination value is corrected and updated sequentially every time the catalyst deterioration detection or active air-fuel ratio control is executed.

他方、リーン判定値を引き下げる補正を行うときは、図10の補正マップから現時点の走行距離Lvに対応した補正係数B即ちリーン補正係数Blが抽出され、基準のリッチ判定値VLに、2からリーン補正係数Blの値を減じて得られる値(2−Bl)が乗算され、補正後のリーン判定値VLx(=VL×(2−Bl)が算出される。そしてこの補正後のリーン判定値VLxを基準のリーン判定値VLと置き換えてリーン判定値の補正が終了する。触媒劣化検出ないしアクティブ空燃比制御の実行毎に、リッチ判定値が順次補正・更新されていく点は前記同様である。   On the other hand, when the correction for lowering the lean determination value is performed, the correction coefficient B corresponding to the current travel distance Lv, that is, the lean correction coefficient Bl is extracted from the correction map of FIG. The value (2-Bl) obtained by subtracting the value of the correction coefficient Bl is multiplied to calculate a corrected lean determination value VLx (= VL × (2-Bl). Then, the corrected lean determination value VLx. Is replaced with the reference lean determination value VL, and the correction of the lean determination value is completed, and the rich determination value is corrected and updated sequentially each time the catalyst deterioration is detected or the active air-fuel ratio control is executed.

以上により本処理が終了する。ステップS103の補正処理においては、走行距離Lvが大であるほど、補正後のリッチ判定値VRx及びリーン判定値VLxが基準のリッチ判定値VR及びリーン判定値VLから大きく離れた値となり、補正の程度が増大される。従って、触媒後センサ18の劣化度が大きくなるにつれ、より応答性が速くなるという触媒後センサ18の劣化特性に適応した、好ましい補正が実行可能となる。   Thus, the present process ends. In the correction process of step S103, the corrected rich determination value VRx and lean determination value VLx become far away from the reference rich determination value VR and lean determination value VL as the travel distance Lv increases. The degree is increased. Accordingly, it is possible to execute a preferable correction adapted to the deterioration characteristic of the post-catalyst sensor 18 such that the response becomes faster as the degree of deterioration of the post-catalyst sensor 18 increases.

以上説明したように、本実施形態によれば、触媒後センサ18の劣化度に応じた適切なリッチ・リーン判定値を得ることが可能となり、触媒後センサ18が劣化した場合に真の値より少ない酸素吸蔵容量OSCの値が算出されてしまうことを防止することができる。そして、触媒後センサ18の劣化の影響を排除し、真の触媒のみの劣化度を正確に検出することが可能となる。ひいては、劣化に至っていない触媒に対して劣化と判定する誤判定をも未然に防止することが可能となる。   As described above, according to this embodiment, it is possible to obtain an appropriate rich / lean determination value according to the degree of deterioration of the post-catalyst sensor 18, and when the post-catalyst sensor 18 deteriorates, the true value is obtained. It is possible to prevent a small value of the oxygen storage capacity OSC from being calculated. Then, the influence of the deterioration of the post-catalyst sensor 18 is eliminated, and the deterioration degree of only the true catalyst can be accurately detected. As a result, it is possible to prevent an erroneous determination to determine that a catalyst that has not deteriorated is deteriorated.

なお、上述の実施形態においては、ECU20及びインジェクタ12によってアクティブ空燃比制御手段が構成され、ECU20によって判定値補正手段が構成される。   In the above-described embodiment, the ECU 20 and the injector 12 constitute an active air-fuel ratio control means, and the ECU 20 constitutes a determination value correction means.

以上、本発明の好適な実施形態を詳細に述べたが、本発明の実施形態は他にも様々なものが考えられる。例えば上述の内燃機関は直噴式であったが、吸気ポート(吸気通路)噴射式或いは両噴射方式を兼ね備えるデュアル噴射式の内燃機関にも本発明は適用可能である。前記実施形態ではリッチ判定値とリーン判定値との両方を補正するようにしたが、いずれか一方のみを補正する実施形態も可能である。劣化パラメータとしては走行距離及び累積通電時間以外にも種々のパラメータが採用し得る。   The preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, but various other embodiments of the present invention are conceivable. For example, although the above-described internal combustion engine is a direct injection type, the present invention is also applicable to an intake port (intake passage) injection type or a dual injection type internal combustion engine having both injection types. In the embodiment, both the rich determination value and the lean determination value are corrected. However, an embodiment in which only one of the rich determination value and the lean determination value is corrected is also possible. Various parameters other than the travel distance and the accumulated energization time can be adopted as the deterioration parameter.

本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。   The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes all modifications, applications, and equivalents included in the concept of the present invention defined by the claims. Therefore, the present invention should not be construed as being limited, and can be applied to any other technique belonging to the scope of the idea of the present invention.

本実施形態の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of this embodiment. 触媒の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of a catalyst. アクティブ空燃比制御の基本を説明するためのタイムチャートである。3 is a time chart for explaining the basics of active air-fuel ratio control. 図3と同様のタイムチャートであり、酸素吸蔵容量の算出方法を説明するための図である。FIG. 4 is a time chart similar to FIG. 3 for illustrating a method for calculating the oxygen storage capacity. 酸素吸蔵容量と触媒温度との関係を示すグラフであり、触媒劣化判定方法を説明するための図である。It is a graph which shows the relationship between oxygen storage capacity and catalyst temperature, and is a figure for demonstrating the catalyst degradation determination method. 触媒及び触媒後センサの劣化度と、触媒の酸素吸蔵容量算出値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the deterioration degree of a catalyst and a post-catalyst sensor, and the oxygen storage capacity calculation value of a catalyst. 触媒後センサが新品のときと劣化のときの各値の比較を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the comparison of each value when a post-catalyst sensor is new and when it is deteriorated. 判定値補正処理のフローチャートである。It is a flowchart of a judgment value correction process. 補正マップの一例を示す。An example of a correction map is shown. 補正マップの別の例を示す。Another example of the correction map is shown.

符号の説明Explanation of symbols

1 内燃機関
3 燃焼室
5 エアフローメータ
6 排気管
7 点火プラグ
10 スロットルバルブ
11 触媒
12 インジェクタ
15 アクセル開度センサ
17 触媒前センサ
18 触媒後センサ
19 スロットル開度センサ
20 電子制御ユニット(ECU)
21 走行距離計
22 イグニッションスイッチ
A/F 空燃比
A/Ffr 触媒前空燃比
A/Frr 触媒後空燃比
A/Ft 目標空燃比
A/Fs 理論空燃比
A/Fr リッチ空燃比
A/Fl リーン空燃比
OSC 触媒の酸素吸蔵容量
OSCs 劣化判定しきい値
VR リッチ判定値
VL リーン判定値
VRx 補正後のリッチ判定値
VLx 補正後のリーン判定値
ΔV 補正量
B 補正係数
Lv 走行距離
Lvs 走行距離のしきい値
Ton 累積通電時間
Tons 累積通電時間のしきい値
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 3 Combustion chamber 5 Air flow meter 6 Exhaust pipe 7 Spark plug 10 Throttle valve 11 Catalyst 12 Injector 15 Accelerator opening sensor 17 Pre-catalyst sensor 18 Post-catalyst sensor 19 Throttle opening sensor 20 Electronic control unit (ECU)
21 Odometer 22 Ignition switch A / F Air-fuel ratio A / Ffr Pre-catalyst air-fuel ratio A / Frr Post-catalyst air-fuel ratio A / Ft Target air-fuel ratio A / Fs Theoretical air-fuel ratio A / Fr Rich air-fuel ratio A / Fl Lean air-fuel ratio OSC catalyst oxygen storage capacity OSCs deterioration determination threshold value VR rich determination value VL lean determination value VRx corrected rich determination value VLx corrected lean determination value ΔV correction amount B correction coefficient Lv travel distance Lvs travel distance threshold Ton Cumulative energization time Tons Cumulative energization time threshold

Claims (4)

内燃機関の排気通路に配置された触媒の劣化を検出する装置であって、
触媒下流側の排気空燃比を検出するための触媒後センサと、
前記触媒後センサの出力値が反転して所定のリッチ判定値又はリーン判定値に達したと同時に目標空燃比を所定のリーン空燃比又はリッチ空燃比に強制的に切り替えるアクティブ空燃比制御手段と、
前記触媒後センサの劣化度に相関するパラメータを検出するパラメータ検出手段と、
前記パラメータ検出手段によって検出されたパラメータの値に応じて前記リッチ判定値及びリーン判定値の少なくとも一方を補正する判定値補正手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関の触媒劣化検出装置。
An apparatus for detecting deterioration of a catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine,
A post-catalyst sensor for detecting the exhaust air-fuel ratio downstream of the catalyst;
Active air-fuel ratio control means for forcibly switching the target air-fuel ratio to a predetermined lean air-fuel ratio or rich air-fuel ratio at the same time that the output value of the post-catalyst sensor is inverted and reaches a predetermined rich determination value or lean determination value;
Parameter detecting means for detecting a parameter correlated with the degree of deterioration of the post-catalyst sensor;
An apparatus for detecting catalyst deterioration of an internal combustion engine, comprising: determination value correction means for correcting at least one of the rich determination value and the lean determination value in accordance with a parameter value detected by the parameter detection means.
前記パラメータが、前記内燃機関が搭載される車両の走行距離であるか、又は前記内燃機関における累積通電時間であることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の触媒劣化検出装置。   2. The catalyst deterioration detection apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the parameter is a travel distance of a vehicle on which the internal combustion engine is mounted, or a cumulative energization time in the internal combustion engine. 前記判定値補正手段は、前記パラメータの値が所定のしきい値を超えたとき前記補正を実行することを特徴とする請求項1又は2記載の内燃機関の触媒劣化検出装置。   3. The catalyst deterioration detecting apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the determination value correcting means executes the correction when the value of the parameter exceeds a predetermined threshold value. 前記判定値補正手段は、前記パラメータの値が大きくなるほど補正の程度が大きくなるように前記補正を実行することを特徴とする請求項1乃至3いずれかに記載の内燃機関の触媒劣化検出装置。
4. The catalyst deterioration detection apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the determination value correction means executes the correction so that the degree of correction increases as the parameter value increases.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009264333A (en) * 2008-04-28 2009-11-12 Toyota Motor Corp Fuel injection device
JP2010106771A (en) * 2008-10-30 2010-05-13 Toyota Motor Corp Catalyst deterioration diagnosis device
WO2011110912A1 (en) 2010-03-09 2011-09-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Catalyst degradation detection apparatus
JP2011196317A (en) * 2010-03-23 2011-10-06 Toyota Motor Corp Abnormal condition diagnosis device
WO2011132232A1 (en) * 2010-04-23 2011-10-27 トヨタ自動車株式会社 Catalyst anomaly diagnostic system
WO2011132233A1 (en) * 2010-04-23 2011-10-27 トヨタ自動車株式会社 Catalyst anomaly diagnostic system
JP2012036806A (en) * 2010-08-06 2012-02-23 Toyota Motor Corp Catalyst degradation detection apparatus
CN102966419A (en) * 2011-08-30 2013-03-13 通用汽车环球科技运作有限责任公司 Systeme und verfahren zur einstellung der katalysatorsauerstoffspeicherkapazitat
CN109519264A (en) * 2018-11-06 2019-03-26 马瑞利(中国)有限公司 A kind of gasoline engine ternary catalystic device diagnosis fast diagnosis method and system
WO2020143968A1 (en) * 2019-01-11 2020-07-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for monitoring sensor signals and quatitative determining of the stoichiometric fuel-air ratio of the type of fuel used by means of an injector test and catalyst diagnosis in a vehicle

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009264333A (en) * 2008-04-28 2009-11-12 Toyota Motor Corp Fuel injection device
JP2010106771A (en) * 2008-10-30 2010-05-13 Toyota Motor Corp Catalyst deterioration diagnosis device
CN102791982A (en) * 2010-03-09 2012-11-21 丰田自动车株式会社 Catalyst degradation detection apparatus
WO2011110912A1 (en) 2010-03-09 2011-09-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Catalyst degradation detection apparatus
JP2011185172A (en) * 2010-03-09 2011-09-22 Toyota Motor Corp Catalyst deterioration detecting device
US8938947B2 (en) 2010-03-09 2015-01-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Catalyst degradation detection apparatus
JP2011196317A (en) * 2010-03-23 2011-10-06 Toyota Motor Corp Abnormal condition diagnosis device
WO2011132232A1 (en) * 2010-04-23 2011-10-27 トヨタ自動車株式会社 Catalyst anomaly diagnostic system
US8683856B2 (en) 2010-04-23 2014-04-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Catalyst abnormality diagnosis apparatus
CN102859160A (en) * 2010-04-23 2013-01-02 丰田自动车株式会社 Catalyst anomaly diagnostic system
WO2011132233A1 (en) * 2010-04-23 2011-10-27 トヨタ自動車株式会社 Catalyst anomaly diagnostic system
JP5273297B2 (en) * 2010-04-23 2013-08-28 トヨタ自動車株式会社 Catalyst abnormality diagnosis device
JP5293885B2 (en) * 2010-04-23 2013-09-18 トヨタ自動車株式会社 Catalyst abnormality diagnosis device
US8522531B2 (en) 2010-08-06 2013-09-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Catalyst degradation detection apparatus and catalyst degradation detection method
JP2012036806A (en) * 2010-08-06 2012-02-23 Toyota Motor Corp Catalyst degradation detection apparatus
CN102966419A (en) * 2011-08-30 2013-03-13 通用汽车环球科技运作有限责任公司 Systeme und verfahren zur einstellung der katalysatorsauerstoffspeicherkapazitat
CN109519264A (en) * 2018-11-06 2019-03-26 马瑞利(中国)有限公司 A kind of gasoline engine ternary catalystic device diagnosis fast diagnosis method and system
CN109519264B (en) * 2018-11-06 2020-12-25 马瑞利(中国)有限公司 Gasoline engine three-way catalyst diagnosis rapid diagnosis method and system
WO2020143968A1 (en) * 2019-01-11 2020-07-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for monitoring sensor signals and quatitative determining of the stoichiometric fuel-air ratio of the type of fuel used by means of an injector test and catalyst diagnosis in a vehicle
CN112996997A (en) * 2019-01-11 2021-06-18 宝马股份公司 Method for monitoring sensor signals and quantitatively determining the stoichiometric fuel-air ratio of the fuel used by means of injector testing and catalyst diagnosis in vehicles
US11384676B2 (en) 2019-01-11 2022-07-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for monitoring sensor signals and quantitative determining of the stoichiometric fuel-air ratio of the type of fuel used by means of an injector test and catalyst diagnosis in a vehicle

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